JPH10307019A - 接触式測定子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 被測定物の内側面間距離によらず、高精度
で測定することができかつ信頼性の高い内側面寸法の測
定を行うことのできる接触式測定子を提供することを目
的とする。 【解決手段】内側面測定機の一対の接触式測定子２Ａ、
２Ｂは、棒状の軸部２１Ａ、２１Ｂと、この軸部２１
Ａ、２１Ｂの先端に設けられ、被測定物の測定面に当接
する接触部２２Ａ、２２Ｂとを有し、軸部２１Ａ、２１
Ｂの断面は、接触式測定子２Ａ、２Ｂの移動方向Ａ、Ｂ
に沿った長さ寸法Ｌがこの移動方向に直交する方向に沿
った幅寸法Ｈよりも大きくなっている。一対の接触式測
定子２Ａ、２Ｂを互いに接近させると、これらの軸部２
１Ａ、２１Ｂは移動方向に沿った移動軸Ｃを中心として
両側に配置され、移動軸Ｃ方向の剛性が向上し撓みにく
い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一対の接触式測定
子を互いに逆方向に移動させて被測定物の内側面に当接
させ、このときの一対の接触式測定子間の距離から当該
被測定物の内側面寸法を測定する内側面測定機に用いら
れる接触式測定子に関する。

【０００２】

【背景技術】従来より、一対の接触式測定子を互いに逆
方向に移動させて被測定物の内側面に当接させ、このと
きの一対の接触式測定子間の距離から当該被測定物の内
側面寸法を測定する内側面測定機が利用されている。こ
のような内側面測定機によれば、円筒形の被測定物の内
径や、被測定物に形成された孔や溝の径を簡単に測定す
ることができる。例えば、図３に示すように、内側面測
定機１は、本体１１上に立設される門型のフレーム１２
と、この門型フレーム１２を構成するスライドビーム１
２１に水平方向に移動自在に取り付けられる一対の移動
体１３と、本体１１上に被測定物７を載置するために設
けられた載置台１４とを含んで形成されている。

【０００３】一対の移動体１３のそれぞれの下部には、
被測定物７の内側面７１に当接させるために、後述する
接触部３２Ａ、３２Ｂが設けられた接触式測定子３Ａ、
３Ｂが接続されている。また、一方の接触式測定子３Ａ
の接触部３２Ａと同じ高さ位置には、スケール１５が設
けられているとともに、他方の接触式測定子３Ｂの３２
Ｂと同じ高さ位置には、検出器１６が設けられ、この検
出器１６によってスケール１５の相対位置を読みとるこ
とにより一対の接触式測定子３Ａ、３Ｂ間の距離を測定
することができる。

【０００４】尚、移動体１３は、その端部に設けられる
エアシリンダ１７および載荷機構１８によってスライド
ビーム１２１上を互いに逆向きに動作し、これに伴い接
触式測定子３Ａ、３Ｂも互いに逆向きに移動する。ま
た、接触式測定子３Ａ、３Ｂは、図４を参照して説明す
れば、基端が移動体１３に接続される鋼製の円柱棒状体
からなる軸部３１Ａ、３１Ｂと、この軸部３１Ａ、３１
Ｂの先端にろう付け溶接される鋼球製の接触部３２Ａ、
３２Ｂとを備え、接触部３２Ａ、３２Ｂの外周面は、当
該接触部３２Ａ、３２Ｂが被測定物７に当接するよう
に、軸部３１Ａ、３１Ｂの周面よりも径方向外側に突出
している。

【０００５】このような内側面測定機１によって、被測
定物７の内側面７１の内側面寸法Ｗ２を測定する場合、
図４に示すように、対向配置される一対の接触式測定子
３Ａ、３Ｂを互いに逆方向Ａ、Ｂに移動させ、これらの
接触式測定子３Ａ、３Ｂの接触部３２Ａ、３２Ｂを被測
定物７の測定面７１に当接させ、上述したスケール１５
および検出器１６によって、被測定物７の内側面寸法Ｗ
２を測定する。この際、接触部３２Ａ、３２Ｂを確実に
内側面７１に接触させるために、移動体１３によって、
接触式測定子３Ａ（３Ｂ）に接触力を作用させた状態で
寸法測定を行っている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、接触式
測定子３Ａ（３Ｂ）にこのような接触力を作用させた状
態で測定を行うと、被測定物７の測定面７１からの反発
力Ｆによって軸部３１Ａ、３１Ｂに撓み変形が生じ、こ
の撓みにより実際の内側面寸法Ｗ２と、スケール１５お
よび検出器１６による読みとり値との間に誤差が生じる
ことがある。従って、軸部３１Ａ、軸部３１Ｂの剛性が
十分でないと、撓み量が大きくなって正確なＷ２の寸法
測定が困難になってしまうという問題がある。このた
め、軸部３１Ａ、３１Ｂの軸径を太くして、剛性を向上
させ、軸部３１Ａ、３１Ｂの撓みを最小限に押さえて測
定精度を確保する必要がある。

【０００７】一方、図５に示すように、上述した内側面
測定機１によって、被測定物８に形成された小孔８Ａの
内径Ｗ１を測定する場合、小孔８Ａ内に２本の接触式測
定子３を同時に挿入しなければならない。従って、この
ような場合には、接触式測定子３の軸部３１Ａ、３１Ｂ
をあまり太くすることはできない。このため、図６に示
すように、小孔８Ａの孔径よりも若干小さい円形の軸部
断面を移動軸Ｃに直交する軸線で分割し、略半円形状の
断面の軸部４１Ａ、４１Ｂとし、この軸部４１Ａ、４１
Ｂの先端に半球状の接触部４２Ａ、４２Ｂを設け、軸部
の断面を拡大した接触式測定子４Ａが考えられる。

【０００８】しかし、このような接触式測定子４Ａ、４
Ｂを採用したとしても、反発力Ｆが作用する移動軸Ｃ方
向の寸法は拡大されておらず、当該方向の力に対する剛
性が十分に確保されたとは言い難く、内側面測定機１に
より被測定物８の内側面寸法Ｗ１を高精度で測定するこ
とが困難であるという問題がある。また、接触式測定子
４Ａ、４Ｂでは、反発力Ｆの大きさによっては、軸部４
１Ａ、４１Ｂに残留歪みが生じ、読みとり寸法にばらつ
く可能性があり、信頼性の高い測定結果を得ることが困
難であるという問題がある。

【０００９】本発明の目的は、被測定物の内側面間距離
によらず、高精度で測定することができかつ信頼性の高
い内側面寸法の測定を行うことのできる接触式測定子を
提供するものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明に係る接触式測定
子は、一対の接触式測定子を互いに逆方向に移動させて
被測定物の内側面に当接させ、このときの一対の接触式
測定子間の距離から当該被測定物の内側面寸法を測定す
る内側面測定機に用いられる接触式測定子であって、基
端が当該接触式測定子を移動させる移動体に接続される
棒状の軸部と、この軸部の先端に設けられ、前記被測定
物の測定面に当接する接触部とを有し、前記軸部の断面
は、前記接触式測定子の移動方向に沿った長さ寸法がこ
の移動方向に直交する方向に沿った幅寸法よりも大きく
なっていて、前記一対の接触式測定子を互いに接近させ
ると、これらの接触式測定子の軸部は移動方向に沿った
移動軸を中心として両側に配置されることを特徴とす
る。

【００１１】ここで、被測定物の内側面寸法の測定と
は、被測定物に形成された丸孔の孔径や角穴の互いに対
抗する内側面間の寸法を測定する場合や、被測定物に形
成された溝の溝幅を測定する場合が考えられ、要する
に、互いに遠ざかるような一対の接触式測定子の動きが
被測定物の内側面によって規制されているような部分の
測定をいう。尚、接触式測定子の軸部の剛性ｋは、以下
のような式によって評価することが可能であり、軸心に
沿った接触式測定子の長さＳ、材料特性であるヤング率
Ｅが同じ場合、軸部の断面二次モーメントＩによって軸
部の剛性ｋは決まる。

【００１２】

【数１】

【００１３】このような本発明によれば、一対の接触式
測定子を互いに接近させると、軸部が移動軸を中心とし
て両側に配置されるので、一対の接触式測定子の軸部の
断面形状を全体に小さくすることが可能となり、小孔の
径のような狭小部分の被測定物の内側面寸法測定であっ
ても、容易に一対の接触式測定子を挿入することが可能
となる。また、上述した反発力の作用する方向の軸部断
面の長さ寸法が従来例の接触式測定子３Ａ、３Ｂ、４
Ａ、４Ｂの長さ寸法よりも大きいので、軸部の当該方向
に対する断面二次モーメントが大きくなり、軸部の剛性
を向上することが可能となる。従って、反発力による軸
部の撓み変形を少なくすることが可能となり、被測定物
の内側面寸法の測定を高精度で行うことが可能となる。
さらに、軸部の剛性が確保されているので、上述した測
定中の反発力を除荷しても、接触式測定子に残留歪み等
が生じる可能性が低減され、信頼性の高い被測定物の内
側面寸法測定を行うことが可能となる。

【００１４】以上において、接触式測定子としては、軸
部の断面は略半円形状をなし、一対の接触式測定子を互
いに接近させてその軸部断面を組み合わせると略円形状
となるような接触式測定子を採用するのが好ましい。す
なわち、一対の接触式測定子を組み合わせた軸部の断面
が略円形状となっているので、丸孔、角穴等の小孔形状
に影響されることなく、内側面測定を行うことが可能と
なる。

【００１５】また、上述した接触式測定子としては、軸
部の軸心を中心として、軸部断面を直角に回転させ、接
触式測定子の移動方向に沿った長さ寸法がこの移動方向
に直交する方向に沿った幅寸法よりも小さくなった断面
を備えた接続部を有し、軸部と接触部とは、この接続部
によって接続されているものが考えられる。そして、こ
の場合、接続部の長さ寸法はなるべく小さくするのが好
ましく、さらに、接触部は半球状となっているのが好ま
しい。

【００１６】すなわち、接触部が半球状であれば、一対
の接触式測定子を互いに接近させれば、その組み合わせ
は略球体となるので、小孔等への挿入が一層行い易くな
る。また、上述した接触式測定子は、軸部の先端と接触
部とをろう付け溶接して製作される。ここで、軸部断面
は、前述の通り、移動軸に沿った長さ寸法を幅寸法より
も大きくとった方が好ましく、半球状の接触部は、小孔
への挿入と移動方向を考慮すれば、逆に移動軸に沿った
長さ寸法を短くなっているのが好ましい。

【００１７】従って、このような軸部と接触部とをろう
付けしようとすると、ろう付け面積が面積が少なくなっ
てしまい、接触式測定子の強度を十分に確保できない。
そこで、軸部の先端部近傍に上述した接続部が設けてあ
れば、接続部が軸部の断面を９０°回転した半円形状断
面を有しているので、接触部とのろう付け面積が多くな
り、接触式測定子の強度が確保される。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態を図面に基づい
て説明する。尚、既に説明した部材または部分と同一ま
たは類似の部材または部分についてはその説明を省略ま
たは簡略する。図１には、本発明の実施形態に係る一対
の接触式測定子２Ａ、２Ｂが示され、図１中右側の接触
式測定子２Ａは、軸部２１Ａと、この軸部２１Ａの先端
に設けられる略半球状の接触部２２Ａとを備え、軸部２
１Ａと接触部２２Ａとは、接続部２３Ａによって接続さ
れている。

【００１９】軸部２１Ａは、長さ寸法Ｌ、幅寸法Ｈの断
面略半円形状の鋼製棒状体からなり、図１では図示を略
したが、その基端が上述した内側面測定機１の移動体１
３に、半円形の直線部分が移動軸Ｃに沿うように接続さ
れている。接触部２２Ａは、略半球の平滑面２２１Ａが
移動軸Ｃに直交するように配置され、半球の球面の移動
軸Ｃに沿った部分が後述する被測定物８の内側面８１に
当接する。接続部２３Ａは、軸部２１Ａの半円形状の断
面を当該軸部の軸心Ｄを中心として直角に回転した略半
円形状の断面を有し、半円形の直線部分となる平滑面２
３１Ａは、移動軸Ｃに直交し、かつ上述した接触部２２
Ａの平滑面２２１Ａに沿って配置されている。また、図
１中左側の接触式測定子２Ｂの断面形状は、接触式測定
子２Ａと同様に、軸部２１Ｂ、接触部２２Ｂ、接続部２
３Ｂを備えている。

【００２０】このような一対の接触式測定子２Ａ、２Ｂ
を互いに接近させると、軸部２１Ａ、２１Ｂが移動軸Ｃ
を中心として両側に配置され、組み合わされた軸部２１
Ａ、２１Ｂは略円形状の断面となるとともに、接触部２
２Ａの平滑面２２１Ａおよび接続部２３Ａの平滑面２３
１Ａは、接触式測定子２Ａ、２Ｂのそれぞれの平滑面に
当接され、組み合わされた接触部２２Ａ、２２Ｂは略球
状となる。そして、このような一対の接触式測定子２
Ａ、２Ｂにより被測定物８の小孔８Ａの内径を測定する
場合、図２に示すように、一対の接触式測定子２Ａ、２
Ｂを互いに接近させた状態で当該小孔８Ａに挿入した
後、一対の接触式測定子２Ａ、２Ｂを互いに遠ざけて、
接触部２２Ａ、２２Ｂを内側面８１に当接させ、上述し
た検出器１６によってスケール１５の表示を読みとって
内側面８１の寸法測定を行う。

【００２１】接触式測定子２Ａ、２Ｂの製作に際して
は、鋼製丸棒を切削加工することによって軸部２１Ａ、
２１Ｂおよび接続部２３Ａ、２３Ｂを形成するととも
に、鋼球を切削加工することによって略半球状の接触部
２２Ａ、２２Ｂを形成する。そして、接触部２２Ａ、２
２Ｂと接続部２３Ａ、２３Ｂの先端を互いにろう付け溶
接することにより、接触式測定子２Ａ、２Ｂを製作する
ことができる。尚、接触部２２Ａ、２２Ｂの切削に際し
ては、鋼球を完全な半球とするのではなく、切削面に直
交する方向の鋼球の直径部分を残すようにしておく。こ
のようにすれば、移動体１３への取付に際して、一方の
接触部２２Ａの平面位置と他方の接触部２２Ｂの平面位
置を確認することができ、被測定物８との接触部分を正
確に移動軸Ｃ上に配置することができる。

【００２２】上述した接触式測定子２Ａの剛性ｋ、撓み
量δを従来例で説明した接触式測定子３Ａ、４Ａと比較
すると表１のようになる。尚、表１中、本実施形態と
は、図２に示す接触式測定子２Ａを、従来例１とは、図
５に示す接触式測定子３Ａを、従来例２とは、図６に示
す接触式測定子４Ａを意味する。ここで、軸部２１Ａ、
３１Ａ、４１Ａに使用する材料は、すべて同じ超硬性の
鋼材を用い、いずれも、接触式測定子一対が略５mm径の
小孔に挿入できるような寸法として設定されている。ま
た、撓み量δは、接触部２２Ａ、３２Ａ、４２Ａに反発
力Ｐ＝０．１Ｎを作用させた場合における接触部２２
Ａ、３２Ａ、４２Ａの撓み量である。

【００２３】

【表１】

【００２４】前述のような本実施形態によれば、以下の
ような効果がある。一対の接触式測定子２Ａ、２Ｂを互
いに接近させると、軸部２１Ａ、２１Ｂが移動軸Ｃを中
心として両側に配置されるので、一対の接触式測定子２
Ａ、２Ｂの軸部２１Ａ、２１Ｂの断面形状を全体に小さ
くすることが可能となり、容易に一対の接触式測定子２
Ａ、２Ｂを小孔８Ａに挿入することができる。また、軸
部２１Ａ、２１Ｂの断面の長さ寸法Ｌが十分に確保され
ているので、軸部２１Ａ、２１Ｂの当該方向に対する剛
性を向上することが可能となり、反発力による軸部２１
Ａ、２１Ｂの撓み変形を少なくすることが可能となり、
小孔８Ａの内側面寸法測定を高精度で行うことができ
る。尚、表１に示すように、上述した接触式測定子２Ａ
は、従来例における接触式測定子３Ａの８倍の剛性を有
し、接触式測定子４Ａの約３．６倍の剛性を有し、撓み
量δも著しく低減されていることが判る。

【００２５】さらに、軸部２１Ａ、２１Ｂの剛性が確保
されているので、反発力Ｆを除荷しても、接触式測定子
２Ａ、２Ｂに残留歪み等が生じる可能性が低減され、信
頼性の高い小孔８Ａの内側面寸法測定を行うことができ
る。そして、一対の接触式測定子２Ａ、２Ｂを組み合わ
せた軸部２１Ａ、２１Ｂの断面が略円形状となっている
ので、丸孔、角穴等の小孔８Ａの形状に影響されること
なく、内側面測定を行うことができる。

【００２６】また、軸部２１Ａ、２１Ｂの先端部分に接
続部２３Ａ、２３Ｂが形成されているので、その下部に
接続される半球状の接触部２２Ａ、２２Ｂとのろう付け
面積が多くなるので、接触式測定子２Ａ、２Ｂを高強度
に製作することができる。さらに、接触部２２Ａ、２２
Ｂが半球状になっているので、一対の接触式測定子２
Ａ、２Ｂを互いに接近させれば、その組み合わせは略球
体となり、小孔８Ａ等への挿入が一層容易になる。

【００２７】尚、本発明は、前述の実施形態に限定され
るものではなく、次に示すような変形をも含むものであ
る。すなわち、前述の実施形態では、軸部２１Ａ、２１
Ｂの断面形状は略半円形状であったが、これに限らず、
長さ寸法Ｌ、幅寸法Ｈ（Ｌ＞Ｈ）の略長方形状の断面を
有する軸部を採用してもよい。また、前述の実施形態で
は、接触部２２Ａ、２２Ｂは略半球状であったが、これ
に限らず、例えば、接続部２３Ａ、２３Ｂの外周面に設
けられる突起のような接触部であってもよい。

【００２８】さらに、前述の実施形態では、移動体１３
が上方に配置された内側面測定機１に接触式測定子２
Ａ、２Ｂを用いていたが、これに限らず、被測定物の載
置台の下部に移動体が配置され、接触式測定子が上方に
延びた内側面測定機に本発明に係る接触式測定子を採用
してもよい。そして、前述の実施形態では、接触式測定
子１３は鉛直下方に延びていたが、水平方向に接触式測
定子が延出した内側面測定機であってもよく、移動方向
が上下方向であってもよい。その他、本発明の実施の際
の具体的な構造および形状等は、本発明の目的を達成で
きる範囲で他の構造等としてもよい。

【００２９】

【発明の効果】前述のように本発明の接触式測定子によ
れば、軸部が移動軸を中心として両側に配置され、一対
の接触式測定子を接近させると、組み合わせた軸部の断
面形状を全体に小さくすることができるので、被測定物
の内側面間距離によらず、高精度で測定することができ
かつ信頼性の高い内側面寸法の測定を行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る接触式測定子を表す概
要斜視図である。

【図２】前述の実施形態における小孔の内径測定の方法
を表す側面図および平面図である。

【図３】従来例における内側面測定機を表す概要斜視図
である。

【図４】従来例における接触式測定子による被測定物の
内側面寸法の測定方法を表す側面図である。

【図５】従来例における小孔の内径測定の方法を表す側
面図および平面図である。

【図６】他の従来例における小孔の内径測定の方法を表
す側面図および平面図である。

【符号の説明】

１ 内側面測定機 ２Ａ、２Ｂ 接触式測定子 ８ 被測定物 １３ 移動体 ２１Ａ、２１Ｂ 軸部 ２２Ａ、２２Ｂ 接触部 ２３Ａ、２３Ｂ 接続部 Ｃ 移動軸 Ｄ 軸心 Ｈ 幅寸法 Ｌ 長さ寸法 Ｗ１ 内側面寸法

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一対の接触式測定子を互いに逆方向に移動
   させて被測定物の内側面に当接させ、このときの一対の
   接触式測定子間の距離から当該被測定物の内側面寸法を
   測定する内側面測定機に用いられる接触式測定子であっ
   て、 基端が当該接触式測定子を移動させる移動体に接続され
   る棒状の軸部と、この軸部の先端に設けられ、前記被測
   定物の測定面に当接する接触部とを有し、 前記軸部の断面は、前記接触式測定子の移動方向に沿っ
   た長さ寸法がこの移動方向に直交する方向に沿った幅寸
   法よりも大きくなっていて、 前記一対の接触式測定子を互いに接近させると、これら
   の接触式測定子の軸部は移動方向に沿った移動軸を中心
   として両側に配置されることを特徴とする接触式測定
   子。
2. 【請求項２】請求項１に記載の接触式測定子において、 前記軸部の断面は略半円形状をなし、前記一対の接触式
   測定子を互いに接近させて前記一対の接触式測定子の軸
   部断面を組み合わせると、略円形状となることを特徴と
   する接触式測定子。
3. 【請求項３】請求項１または請求項２に記載の接触式測
   定子において、 前記軸部の軸心を中心として前記軸部の断面を直角に回
   転させ、前記接触式測定子の移動方向に沿った長さ方向
   寸法がこの移動方向に直交する方向に沿った幅寸法より
   も小さくなった断面を備えた接続部を有し、 前記軸部と前記接触部とは、この接続部によって接続さ
   れていることを特徴とする接触式測定子。
4. 【請求項４】請求項１〜請求項３のいずれかに記載の接
   触式測定子において、前記接触部は略半球状をなしてい
   ることを特徴とする接触式測定子。